大蹄蝠回声定位声波和体温对天气变化的响应研究

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动物声信号介导配偶选择、资源竞争和物种识别,是维持动物种群稳定与群落平衡的重要信息载体。声信号作为信息的载体,不同的声信息寓于不同的声参数和声特征之中,影响着动物适合度。气候变化在长时间尺度上可能驱动动物声信号的演化,在短时间尺度上可能导致动物声信号的调整。生理改变假说认为天气条件变化造成动物体温变化,从而导致回声定位声波叫声频率变化。感官驱动假说认为当大气衰减增强时,动物调整发声例如降低发声频率以保障足够的声音传播范围。体温变化可能造成声信号的变化,在许多外温动物中得到证实,在内温动物中体温如何影响发声仍不明确。在全球气候变暖的大背景下,动物如何调整声信号以应对天气变化所引起的大气衰减和生理条件的变化有待深入研究。作为哺乳动物的第二大类群,蝙蝠占据着独特的夜空生态位,是声学研究的模式类群。本论文以大蹄蝠(Hipposideros armiger)为研究对象,整合野外和室内实验,研究蝙蝠是否改变体温和回声定位声波特征响应天气变化,检验生理改变假说和感官驱动假说。1)通过野外录制同一种群蝙蝠回声定位声波并测量体温,探究个体间体温对回声定位声波频率的影响;2)将蝙蝠转移到低温环境中,同步录制一个小时的体温和回声定位声波变化,探究个体内回声定位声波频率与体温的关系;3)从夏末到冬初,在实验室半自然条件下录制回声定位声波,测量蝙蝠体温,记录环境温度、湿度、大气压,明确天气条件对大蹄蝠回声定位声波的影响。结果表明:1)大蹄蝠同一种群个体间体温与回声定位声波峰值频率正相关;2)随着环境温度的骤降,蝙蝠个体回声定位声波频率随着体温的下降而下降,平均偏移量为170 Hz/°C,支持生理改变假说;3)从夏末到冬初,录音室内的环境温度、湿度、大气衰减随着天数显著下降,蝙蝠的体温随着环境温度的降低而降低。蝙蝠回声定位声波的峰值频率随着天数显著增加,从70.78±0.45 k Hz增加到71.52±0.42 k Hz,持续时间随着天数显著增加,从6.30±0.64 ms增加到6.69±0.58 ms,频率带宽无明显的变化趋势。蝙蝠回声定位声波的峰值频率与体温负相关,不支持生理改变假说。声波频率与环境温度、湿度和大气衰减负相关,支持感官驱动假说,尽管回声定位声波频率的降低程度不足以完全弥补大气衰减所引起的探测距离的减少。持续时间与大气衰减无显著相关,与环境温度负相关,随着环境温度的降低而升高。带宽与大气衰减无显著相关。综上,本研究表明,在同一种群,体温变化可导致个体间回声定位声波频率的变化。天气条件可影响蝙蝠体温和大气衰减从而影响蝙蝠的回声定位声波频率,然而,这两种影响共存时,蝙蝠回声定位声波频率的调整主要是由感官驱动的。本论文首次证明了天气变化可引起蝙蝠生理条件变化从而影响回声定位声波叫声频率,揭示了生理效应和大气衰减对回声定位声波的影响。
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